一种无人机、控制模块、成像头盔远程协控的控制方法与流程

1.本发明涉及无人机控制技术领域，更具体地说，它涉及一种无人机、控制模块、成像头盔远程协控的控制方法。


背景技术：

2.随着先进智能技术的发展，各类场合的巡视方式有了更多元化的选择，通过智能化辅助手段解决人工巡视存在的问题是较为普遍的应用方向。
3.目前，轮式或轨道机器人是较为普及的智能巡检设备，但由于技术条件限制，无法在各设备室或各楼层间通行，需要每间设备室均配置一台，造成大量资源浪费，且产生了大量额外的后期维护调试工作负担。上述问题使巡视机器人机动性强的优势无法完全发挥，为运维人员造成大量额外负担，因此亟需研发一种通过远程协控，高效控制无人机的控制系统以及控制方法。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种无人机、控制模块、成像头盔远程协控的控制方法。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种无人机、控制模块、成像头盔远程协控的控制方法，包括以下步骤，s1，信息采集阶段，通过设置于无人机上的摄像头进行实时采集周边环境的视频数据，摄像头数量设置为若干个，摄像头分别设置于无人机的头部、周侧以及尾部，摄像头用于全方位采集视频数据；s2，视频数据传送与接收阶段，通过设置于无人机内部的通信单元将视频数据传送至成像头盔，通过设置于成像头盔上的投屏装置将视频数据投射至用于视觉界面；s3，用户调整视频画面阶段，当用户佩戴成像头盔头部转动时，设置于成像头盔内的陀螺仪感知头部转动角度，将此转动角度信息通过通信单元传送至无人机内设置的控制芯片上，由控制芯片控制无人机头部转动，进行实时同步人体头部转动角度，以此完成视频画面的旋转和调整；s4，获取动作数据阶段，通过控制模块获取到人体动作指令，并传送至无人机，使无人机同步完成人体动作指令，控制模块包括控制魔方和控制陀螺，控制魔方与无人机配合方法为，步骤s400，获取压力值控制无人机速度阶段，通过设置于控制魔方上的压力传感器获取手指于压力传感器按压的压力值，此压力值与无人机运动速度成正比；步骤s410，获取位移向量控制无人机运动阶段，通过设置于控制魔方的位移传感器获取控制魔方在与其接触平面上的位移距离与位移方向，使无人机完成特定量的运动，无人机的位移方向与控制魔方运动方向相同，无人机的位移距离与控制魔方位移量成正比；步骤s420，获取触控动作控制无人机指令阶段，通过设置于控制魔方上的触控传
感器获取手指触控动作，控制无人机完成特定指令；控制陀螺与无人机配合方法为，步骤s401，获取压力值控制无人机速度阶段，通过设置于控制陀螺上的复位传感器获取手指于复位传感器按压的压力值，此压力值与无人机运动速度成正比；步骤s411，获取位移向量控制无人机运动阶段，通过设置于控制陀螺的悬浮球以及加速度传感器获取控制陀螺在平面上的位移加速度与位移方向，使无人机完成特定量的运动，无人机的位移方向与控制陀螺运动方向相同，无人机的位移距离与位移加速度以及运动速度成动力学关系；s5，转换数据信息阶段，将获取的动作数据转换后通过设置于无人机内部的通信单元传送至无人机的控制芯片，由无人机的控制芯片控制无人机的执行电机执行对应信息数据的动作，包括无人机的运动速度、无人机的移动方向、无人机的位移距离以及无人机的特定动作。
6.本发明进一步设置为：步骤s410中，获取位移向量控制无人机运动阶段具体控制方法包括以下步骤，步骤s4101，建立空间坐标系阶段，通过控制魔方选定位移传感器当下所处平面为基准面，通过成像头盔内设置的陀螺仪获取人体正对方向，通过通信单元将人体正对方向数据传送至控制魔方，同时以人体正对方向作为x轴，平面与其垂直方向作为y轴，空间内与其垂直方向作为z轴，建立空间坐标系，以无人机头部几何中心作为空间坐标系原点，步骤s4102，采集控制魔方运动轨迹及传送阶段，用户通过移动控制魔方使得设置有位移传感器的平面离开空间坐标系原点，同时控制魔方通过位移传感器采集过程轨迹，并计算此时平面相对于空间坐标系原点的位移距离与移动方向，将检测到的运动轨迹传动至无人机控制芯片，通过控制芯片控制无人机进行位移。
7.本发明进一步设置为：步骤s420中，手指触控动作对应特定指令具体设置为，当手指触控动作为向上拨动触控传感器表面时，无人机特定指令对应向上拉升动作；当手指触控动作为向下拨动触控传感器表面时，无人机特定指令对应向下下降动作。
8.本发明进一步设置为：步骤s411中，获取位移向量控制无人机运动阶段具体控制方法包括以下步骤，步骤s4111，建立空间坐标系阶段，通过控制陀螺选定复位传感器当下所处平面为基准面，通过成像头盔内设置的陀螺仪获取人体正对方向，通过通信单元将人体正对方向数据传送至控制陀螺，同时以人体正对方向作为x轴，平面与其垂直方向作为y轴，空间内与其垂直方向作为z轴，建立空间坐标系，以无人机头部几何中心作为空间坐标系原点，步骤s4112，采集控制陀螺运动轨迹及传送阶段，用户通过移动控制陀螺使其离开空间坐标系原点，同时通过控制陀螺内设置的悬浮球和加速度传感器采集过程轨迹，并计算此时控制陀螺相对于空间坐标系原点的位移距离与移动方向，将检测到的运动轨迹传动至无人机控制芯片，通过控制芯片控制无人机进行位移。
9.通过采用上述技术方案，人员可通过成像头盔控制控制模块，进而通过控制模块控制无人机完成各种复杂任务以及场地巡逻，通过无人机可完成高危作业和应急作业，无人机周侧设置的摄像头用于实时传输无人机所处环境视频信息，且可将全方位的投影视频信息传输于成像头盔上，无人机同时也可捕捉成像头盔转动角度实现同步旋转，即可实时
转动摄像头与传送视频信息。
10.控制模块可将人员所需要向无人机传达的指定命令传递至无人机，可通过控制模块向无人机传达速度信息、动作信息以及巡航任务，控制陀螺与控制魔方对于无人机存在着不同的控制方法，控制魔方需要设置于平面上，通过其表面传感器对无人机进行控制，控制陀螺可于悬空处通过其内部的传感器完成对无人机的控制，通过压力传感器可控制无人机的运动速度，通过位移传感器可控制无人机的运动方向，通过触控传感器可控制无人机进行特定指令，从而完成工作任务，人员可处于远程，非直接接触无人机完成操控。
附图说明
11.图1为本发明一种无人机、控制模块、成像头盔远程协控的控制方法流程图。
具体实施方式
12.参照图1对本发明一种无人机、控制模块、成像头盔远程协控的控制方法实施例做进一步说明。
13.为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
14.而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
15.一种无人机、控制模块、成像头盔远程协控的控制方法，包括以下步骤：s1，信息采集阶段，通过设置于无人机上的摄像头进行实时采集周边环境的视频数据，摄像头数量设置为若干个，摄像头分别设置于无人机的头部、周侧以及尾部，摄像头用于全方位采集视频数据；s2，视频数据传送与接收阶段，通过设置于无人机内部的通信单元将视频数据传送至成像头盔，通过设置于成像头盔上的投屏装置将视频数据投射至用于视觉界面；s3，用户调整视频画面阶段，当用户佩戴成像头盔头部转动时，设置于成像头盔内的陀螺仪感知头部转动角度，将此转动角度信息通过通信单元传送至无人机内设置的控制芯片上，由控制芯片控制无人机头部转动，进行实时同步人体头部转动角度，以此完成视频画面的旋转和调整；s4，获取动作数据阶段，通过控制模块获取到人体动作指令，并传送至无人机，使无人机同步完成人体动作指令，控制模块包括控制魔方和控制陀螺，控制魔方与无人机配合方法为，步骤s400，获取压力值控制无人机速度阶段，通过设置于控制魔方上的压力传感器获取手指于压力传感器按压的压力值，此压力值与无人机运动速度成正比；步骤s410，获取位移向量控制无人机运动阶段，通过设置于控制魔方的位移传感
器获取控制魔方在与其接触平面上的位移距离与位移方向，使无人机完成特定量的运动，无人机的位移方向与控制魔方运动方向相同，无人机的位移距离与控制魔方位移量成正比；步骤s420，获取触控动作控制无人机指令阶段，通过设置于控制魔方上的触控传感器获取手指触控动作，控制无人机完成特定指令；控制陀螺与无人机配合方法为，步骤s401，获取压力值控制无人机速度阶段，通过设置于控制陀螺上的复位传感器获取手指于复位传感器按压的压力值，此压力值与无人机运动速度成正比；步骤s411，获取位移向量控制无人机运动阶段，通过设置于控制陀螺的悬浮球以及加速度传感器获取控制陀螺在平面上的位移加速度与位移方向，使无人机完成特定量的运动，无人机的位移方向与控制陀螺运动方向相同，无人机的位移距离与位移加速度以及运动速度成动力学关系；s5，转换数据信息阶段，将获取的动作数据转换后通过设置于无人机内部的通信单元传送至无人机的控制芯片，由无人机的控制芯片控制无人机的执行电机执行对应信息数据的动作，包括无人机的运动速度、无人机的移动方向、无人机的位移距离以及无人机的特定动作。
16.步骤s410中，获取位移向量控制无人机运动阶段具体控制方法包括以下步骤，步骤s4101，建立空间坐标系阶段，通过控制魔方选定位移传感器当下所处平面为基准面，通过成像头盔内设置的陀螺仪获取人体正对方向，通过通信单元将人体正对方向数据传送至控制魔方，同时以人体正对方向作为x轴，平面与其垂直方向作为y轴，空间内与其垂直方向作为z轴，建立空间坐标系，以无人机头部几何中心作为空间坐标系原点，步骤s4102，采集控制魔方运动轨迹及传送阶段，用户通过移动控制魔方使得设置有位移传感器的平面离开空间坐标系原点，同时控制魔方通过位移传感器采集过程轨迹，并计算此时平面相对于空间坐标系原点的位移距离与移动方向，将检测到的运动轨迹传动至无人机控制芯片，通过控制芯片控制无人机进行位移。
17.步骤s420中，手指触控动作对应特定指令具体设置为，当手指触控动作为向上拨动触控传感器表面时，无人机特定指令对应向上拉升动作；当手指触控动作为向下拨动触控传感器表面时，无人机特定指令对应向下下降动作。
18.步骤s411中，获取位移向量控制无人机运动阶段具体控制方法包括以下步骤，步骤s4111，建立空间坐标系阶段，通过控制陀螺选定复位传感器当下所处平面为基准面，通过成像头盔内设置的陀螺仪获取人体正对方向，通过通信单元将人体正对方向数据传送至控制陀螺，同时以人体正对方向作为x轴，平面与其垂直方向作为y轴，空间内与其垂直方向作为z轴，建立空间坐标系，以无人机头部几何中心作为空间坐标系原点，步骤s4112，采集控制陀螺运动轨迹及传送阶段，用户通过移动控制陀螺使其离开空间坐标系原点，同时通过控制陀螺内设置的悬浮球和加速度传感器采集过程轨迹，并计算此时控制陀螺相对于空间坐标系原点的位移距离与移动方向，将检测到的运动轨迹传动至无人机控制芯片，通过控制芯片控制无人机进行位移。
19.步骤s1中，通过摄像头采集视频数据存在两种方法，第一种方法为，通过设置于无人机上的前端摄像头采集到的视频数据传送至成像头盔上，第二种方法为，通过设置于无
人机上的所有摄像头采集到的视频数据传送至成像头盔上。
20.步骤s2与步骤s3中，针对第一种采集视频数据的方法，投屏装置将视频数据投射，人员通过观察视频数据和转动头部，从而控制无人机上设置的前端摄像头转动，实现无人机头部的实时转动，即可观察到无人机周侧的环境信息，针对第二种采集视频数据的方法，人员具有两种方式捕获全景环境信息，第一种方法为，设置于成像头盔上的控制芯片根据陀螺仪的位置截取全景视频数据的对应角度的画面，当人员头戴成像头盔进行转动时，通过成像头盔上的陀螺仪获取人体头部转动角度，将在全景视频数据上截取的角度旋转对应人体头部的转动角度进行画面的截取，第二种方法为，通过成像头盔上的捕捉摄像头捕捉人体手部动作，根据动作的方向和幅度旋转截取画面的角度，对旋转后的截取角度的画面进行投射，以此来完成视频画面的旋转和调整。
21.步骤s4中，当控制模块设置为控制魔方或者控制陀螺时，对应控制无人机的控制方法不同，其中步骤s400中，控制魔方表面设置有两个压力传感器，通过人员按压压力传感器，控制无人机的运动速度，按压压力越大，无人机运动速度越大，步骤s410中，控制魔方表面设置有位移传感器，通过人员移动控制魔方，位移传感器可检测到控制魔方的位移方向与距离，其中位移传感器检测控制魔方位移方向的方法为，首先控制魔方内的位移传感器以成像头盔获取到的人员正对方向作为x轴，平面与其垂直方向作为y轴，空间内与其垂直方向作为z轴，建立空间坐标系，此空间坐标系与无人机控制芯片内捡来的空间坐标系相同，控制魔方内设置有重力感应装置，当控制魔方被移动时，重力感应装置会发生偏移，由于惯性作用，可检测到控制魔方的运动方向，控制魔方的运动方向与重力感应装置发生偏移的方向相反，无人机控制芯片可接收控制魔方传送的位移方向信息，控制无人机向此方向运动，同时在重力感应装置发生偏移时，位移传感器可检测到控制魔方于接触面上移动的距离，经过无人机控制芯片等比例放大后控制无人机进行运动，或者再得知控制魔方运动方向后，通过压力传感器控制无人机运动速度，使得无人机于此方向上以一定速度运动，其中步骤s401中，控制陀螺上设置有复位传感器，同时也可设置有压力传感器，通过人员按压压力传感器，控制无人机的运动速度，按压压力越大，无人机运动速度越大，步骤s411中，获取位移向量控制无人机运动阶段，通过设置于控制陀螺的悬浮球以及加速度传感器获取控制陀螺在平面上的位移加速度与位移方向，使无人机完成特定量的运动，无人机的位移方向与控制陀螺运动方向相同，以控制陀螺中心为原点建立球形坐标系，通过重力感应装置获取用户在球形坐标系中空间上的转动角度，通过复位传感器获取用户按压信息，若用户按压则控制陀螺所记录的转动角度归零，重新叠加转动角度，否则继续在上一个转动角度上实时更新并叠加转动角度。
22.步骤s5中，所述的重力感应装置采集并计算空间转动角度矢量数据有以下两种方法，重力感应装置实时获取用户操作当下停留的角度位置作为空间转动角度矢量数据；重力感应装置实时获取用户所操作的每一个相对于零点的转动角度，对每一个转动角度进行矢量积分运算得到空间转动角度矢量数据。
23.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行通常的变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。